ĐNO - Nhựa, chất tẩy rửa, keo dán, dung môi hay cao su tổng hợp, những vật dụng quen thuộc trong đời sống, sắp có thể được sản xuất mà không cần dầu mỏ.
Cú hích đến từ chất xúc tác mới
Từ chai nước, bao bì đến đồ chơi trẻ em, hầu hết đều có chung “nguồn gốc”: dầu mỏ. Suốt nhiều thập kỷ, thế giới gần như không có lựa chọn khác để tạo ra những vật liệu quen thuộc này. Trong khi đó, giá dầu mỏ luôn biến động, gây ô nhiễm và dễ bị ảnh hưởng bởi khủng hoảng toàn cầu.
Do đó, nhiều chuyên gia từng nghĩ tới việc dùng khí tổng hợp, loại khí sinh ra khi đốt than, nấu sinh khối hay xử lý rác, làm nguyên liệu thay thế. Về lý thuyết, các hợp chất nền tảng để sản xuất nhựa, thường được gọi là olefin, có thể được tạo ra từ khí tổng hợp.
Song, điểm nghẽn lớn nhất nằm ở việc oxy và hydro trong khí tổng hợp rất dễ tham gia vào những phản ứng phụ không mong muốn, khiến hydro bị lãng phí. Khi hydro không được tận dụng triệt để, quá trình trở nên đắt đỏ hơn, đồng thời tạo ra nhiều chất thải và khí nhà kính. Vì thế, dẫu biết khí tổng hợp là “ứng viên rất tiềm năng”, ngành hóa chất vẫn phải quay về với dầu mỏ làm nguồn nguyên liệu chính.
Trong bối cảnh đó, phát minh mới nhất của nhóm nhà khoa học Trung Quốc gây tiếng vang. Cụ thể, họ phát triển chất xúc tác có thể biến sinh khối và khí tổng hợp có nguồn gốc từ than đá trực tiếp thành hợp chất trung gian để sản xuất nhựa và cao su tổng hợp với hiệu suất và tính bền vững cao hơn so với các phương pháp hiện có.
Chất xúc tác hạt nano gốc sắt này chuyển đổi khí tổng hợp thành hydro và olefin, bằng cách kết hợp hai phản ứng vốn có những hạn chế riêng biệt nhưng khi kết hợp lại có tác dụng hiệp đồng.
Quá trình này tạo ra olefin với nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: làm chất trung gian hóa học cho dược phẩm, nhựa, vật liệu đóng gói, phụ tùng ô tô và quần áo, mà không cần dầu mỏ. Olefin là thành phần không thể thiếu trong sản xuất nhựa, chất tẩy rửa, chất kết dính, dung môi và cao su tổng hợp.
Đáng chú ý, thay vì để hydro bị “tiêu tán” trong các phản ứng không mong muốn như trước đây, chất xúc tác mới giúp tận dụng gần như tối đa lượng hydro có trong khí tổng hợp. Điều này không chỉ giúp quy trình tiết kiệm hơn, mà còn giảm phát thải, giảm chất thải và tăng lượng olefin thu được.
“Nghiên cứu này tạo đột phá đáng kể trong việc tăng cường hiệu quả sử dụng nguyên tử hydro cho quá trình chuyển đổi khí tổng hợp”, nhóm nghiên cứu cho biết trong bài báo được công bố trên tạp chí Science mới đây.
Triển vọng rời xa dầu mỏ
Nếu công nghệ này được triển khai rộng rãi, thế giới có thể trải qua sự thay đổi lớn. Nhựa và cao su tổng hợp sẽ không nhất thiết phải bắt nguồn từ dầu mỏ nữa. Thay vào đó, nguồn nguyên liệu có thể đến từ những thứ quen thuộc như rơm rạ sau vụ mùa, gỗ vụn, rác thải sinh hoạt, thậm chí là than.
Điều này mang ý nghĩa đặc biệt với các quốc gia có trữ lượng than lớn hoặc lượng rác thải khổng lồ. Chỉ cần chuyển đổi hợp lý, những thứ vốn bị xem là “gánh nặng” môi trường có thể trở thành nguồn nguyên liệu giá trị cao.
Bên cạnh đó, công nghệ mới giúp các nước giảm phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm chi phí nhập khẩu, tăng tính tự chủ và mở đường cho các ngành hóa chất “xanh” hơn.
Trung Quốc, quốc gia có trữ lượng than lớn và chiến lược phát triển vật liệu “xanh”, đang cho thấy tham vọng dẫn đầu cuộc chơi mới trong lĩnh vực sản xuất nhựa và các vật liệu thiết yếu khác.
Tất nhiên, từ phòng thí nghiệm đến nhà máy quy mô lớn luôn là hành trình dài. Song, phát minh này mang đến hy vọng tương lai của ngành nhựa có thể bền vững hơn, sạch hơn và không còn gắn chặt với dầu mỏ như trước.
